柴油机缸盖气道性能的评价方法探讨

本文首先论述影响柴油机缸盖气道性能的影响因素,并对主要影响因素进行试验对比验证,根据试验数据总结出评价气道性能的方法。为了保证量产缸盖产品的一致性,提出建立标准缸盖的概念,并根据发动机台架性能试验和排放标定,对涡流比在2.0~3.0之间的气道形成一个量化的标准,对类似发动机气道的开发具有一定的参考价值。     

4102直喷柴油机燃烧系统的匹配研究

为满足排放升级的要求,对4102型柴油机的燃烧室、进气系统和燃油系统进行匹配研究。在原机活塞和缸盖的基础上,设计不同构造的燃烧室和不同涡流比的气道。利用CONVERGE软件,仿真分析不同径深比的燃烧室模型、不同涡流比的缸盖气道模型以及喷油器孔数和夹角等各种因素对柴油机排放的影响,通过试验对比确定最佳的匹配参数。结果表明,径深比为2. 86的ω型燃烧室活塞、气道涡流比1. 5的缸盖、155°喷射夹角的6孔喷油器适用于该型柴油机燃烧系统。改进设计的柴油机满足非道路国三排放标准要求且具有较好的经济性。     

柴油机缸盖进气道生产一致性偏差分析与改进

为了减少缸盖生产从气道设计开发到铸造加工之间各阶段易出现的一致性偏差,使缸盖涡流具有更好的一致性和均匀性,借助工业CT扫描、三坐标等工具精确地定量分析评价缸盖铸造质量,对影响缸盖涡流的各种因素进行识别,发现缸盖进气道位置偏移是造成涡流强度一致性偏差的关键影响因素,通过试验、CFD模拟等手段研究铸造偏差对进气道流通能力的影响规律、改进优化铸造工艺,使得量产缸盖涡流强度的一致性偏差达到设计要求。     

CA6110／125ZLRA5高压共轨电控柴油机的开发研究

阐述了高压共轨燃油系统的结构与工作原理 ,对原样机进行了性能与排放试验。在对共轨样机的试验中 ,通过改变共轨压力、喷油定时、预喷间隙和预喷量以及发动机的进气涡流比等参数 ,找出了这些参数对柴油机性能和排放的影响规律 :降低涡流比可使柴油机的烟度、颗粒度及标定点的比油耗明显改善 ;提高轨压可明显改善柴油机的烟度和比油耗 ;增大提前角可使烟度降低。对两种柴油机均进行了负荷特性、速度特性、排放特性试验 ,共轨样机与原样机相比烟度、比油耗明显下降 ;随着负荷的增大NOX 也大幅度下降。研究结果表明 :共轨发动机的各排放指标均超过了欧Ⅱ排放标准。     

CA4DC2-12E3型柴油机进气道的试验研究

在CA4DC2-12E3型发动机上,试验研究不同涡流比的进气道对柴油机性能及排放指标的影响.试验结果表明,进气道涡流比减小有利于NOx排放的控制,但也导致了ESC 13工况加权烟度上升.合适的涡流比对满足国Ⅲ排放下的油耗优化提供了基础.     

基于涡流比对某款国Ⅴ柴油机油耗和排放优化的试验研究

为了优化某B款国Ⅴ柴油机比油耗和烟度,通过与排量相近的某A款国Ⅴ柴油机进行试验对比,认为进气涡流比的影响占主要因素,试验内容包括气道测试、摩擦功、外特性、特征点喷油提前角和EGR率扫点对比。基于试验结果优化气道形状,改善涡流比并在同一台B款发动机上进行特征点EGR率扫点和排放特征点DOE(Design of Experiment)优化扫点。结果表明,B发动机新缸盖在部分低速中低负荷烟度基本与旧缸盖一致,油耗略有降低,约在2.3%;中高速中负荷比油耗和烟度具有明显降低优势,可降低8.9%,主要体现在缸内燃烧放热迅速且集中。     

降低小型柴油机排放的试验研究

从生物混合燃料成分、燃烧室结构和排气再循环等方面探索降低柴油机排放的方法。通过对柴油机排放性能的大量试验研究,结果表明:对于直喷式柴油机,生物混合燃料的NOx排放与柴油的排放基本相当,碳烟排放则比柴油有较大幅度的降低,而涡流室柴油机,NOx的排放量却有大幅度的降低,碳烟排放则比直喷式柴油机有更大幅度的降低,生物燃料的添加比例对NOx的排放影响不大。柴油机采用排气再循环技术后,混合燃料的碳烟排放仍比柴油少,混合燃料可以承载一定的EGR率而不增加碳烟排放。排气再循环可以大幅度地降低NOx排放且与EGR率有关,与燃料的性质关系不大。涡流室柴油机采用生物燃料和排气再循环,可以同时降低NOx和碳烟的排放,排放效果非常优良。     

进气涡流对车用直喷式柴油机微粒排放的影响

用自行设计的喷气式可变涡流进气系统（ＡＩＶＳＩＳ）调节气缸内的涡流水平,试验研究了进气涡流对连用直喷式柴油机微粒排放的影响。结果表明,中速工况为较低的微粒比排放工况,螺旋进气道形成的涡流水平基本可以满足燃料燃烧的要求,改变涡流水平对改善柴油机微粒排放贡献不大。而低速高负荷工况是柴油机较高的微粒比排放区,适度提高气缸内的涡流水平,可以有效降低柴油机微粒的排放量,使微粒降低的主要因素是不可溶组分排放的降低。高速工况螺旋进气道形成的涡流水平较高。降低气缸内的涡流水平可以降低柴油机微粒的排放量,使微粒排放降低的主要因素是可溶性有机组分排放的降低。     

扫气口角度和涡流比对船用柴油机性能的影响

利用Converge软件建立某大缸径低速二冲程船用柴油机的三维数值仿真模型,仿真研究扫气口水平倾角对柴油机性能的影响,并解耦涡流比的单独影响机理。结果表明：扫气口水平倾角过大或过小均导致缸内产生回流区及新鲜空气过早溢出,降低扫气效率;与原机水平倾角为15°时相比,当扫气口水平倾角为10°时,有效燃油消耗率和NO_x排放均降低;在合理范围内增大涡流比可有效改善油气混合均匀性和燃烧过程;与原机涡流比为4.5时相比,涡流比为20.5时燃油消耗率降低5.09%,燃油经济性明显改善;但涡流比过大对燃油消耗率的改善较小,同时导致壁面传热损失较大,因此涡流比应控制在20.5以下。     

直喷柴油机燃用二甲醚的试验研究

在直接喷射式柴油机上进行了燃用二甲醚的试验研究,对柱塞有效行程和柱塞直径、供油提前角、喷油压力、进气涡流比、喷嘴型式等燃烧系统主要参数对发动机功率和热效率的影响进行了研究,在燃料供给系统中增加燃油输送泵,消除了气阻,发动机可以在宽广的转速和负荷范围内稳定运行,发动机热效率比原机高３％ 。在优化燃烧系统参数的基础上对示功图和排放的测量及计算表明：二甲醚发动机最高爆发压力、最大压力升高率和 Ｎ Ｏｘ 排放均低于原机,烟度排放为０。试验结果显示了直喷式柴油机燃用二甲醚在降低排放方面的优越性能。     

进气涡流对车用直喷式柴油机瞬态工况下微粒排放的影响

用自行设计的喷气式可变涡流进气系统（ＡＩＶＳＩＳ）调节气缸内的涡流水平,试验研究了进气涡流对车用直喷式柴油机恒转速增转矩瞬态工况下微粒排放的影响,结果表明,对于一定涡流比的瞬态工况,随着转矩变化率的增大,柴油机的微粒排放量逐渐增加,涡流比越小,瞬态工况微粒的排放随转矩变化率增大的速率越高。相同转矩增长率的瞬态工况,随着涡流比的增大,柴油机微粒的排放量逐渐降低。提高恒转速增转矩瞬态工况缸内的涡流强度     

TBD620柴油机缸内工作过程仿真研究

利用PRO／E建立TBD620柴油机的进气道和燃烧室三维模型;并在FIRE软件中对进气、压缩和燃烧过程进行仿真计算。分析了TBD620柴油机双进气道可控涡流系统对缸内涡流、油气混合和燃烧排放特性的影响。结果表明,低负荷工况时关闭双进气道可控涡流系统的进气控制阀能显著改善缸内混合气的形成,提高柴油机燃烧及排放性能。     

ZS1115单缸柴油机达欧Ⅰ排放标准的改进措施及试验研究

本文介绍了ZS1115型单缸柴油机进行排放性能改进中使用的技术措施。通过改善进气涡流比、改进燃烧室形状、延迟供油定时、提高供油速率等改进措施,并进行优化匹配,降低了各项柴油机的排放,使该机型达到欧I排放标准。     

非道路用小缸径涡流室柴油机的性能与排放

以轻型170F柴油机为样机,对影响涡流室燃烧的因素进行研究,得出了喷油系统结构参数匹配不合理是目前国内涡流室柴油机性能差的主要原因。采用新设计的长型轴针式喷油嘴解决了喷油嘴头部热负荷高、喷油嘴易卡死及安装后喷油嘴座面密封不严易滴漏的问题。通过对喷油结构参数和涡流室参数优化,170F柴油机性能大幅提高,标定工况燃油消耗率降至283.5g/(kW·h),比原机下降了13.2%;烟度降至0.8FSU,整机排放达到了国-Ⅱ限值要求。     

进气加湿耦合涡流比对船用柴油机燃烧和排放的影响

针对某一款四冲程船用柴油机,利用商业模拟软件AVL-Fire建立柴油机三维数值模型,研究进气加湿耦合涡流比对燃烧的影响以及改善NOx和碳烟折中关系的潜力,给出优化方案,得到满足TierⅢ排放法规的技术路线并保证指示燃油消耗率增长在2%以下.结果表明,加湿率增大,缸内温度和压力的峰值均降低,且最大降幅都约为2%;滞燃期延长,燃烧重心后移,对燃烧热效率不利.缸内温度和进气氧浓度的下降有效降低了NOx排放,最大降低幅度约为56.7%.一定的涡流比可以促进油气混合,而太大的涡流比会降低油束贯穿距,使喷雾前端偏转角度增大,影响油气混合.涡流比的增大对NOx和碳烟的排放形成先增后降的影响,在涡流比为0.5时碳烟排放最低.此外,对各种进气加湿率和初始涡流比获得的结果进行优化,其中有9种算例同时降低了NOx和碳烟排放,并且在初始涡流比为0.50时,加湿率100%和80%的两种方案满足TierⅢ的排放标准.     

关于旋流式燃烧室工作过程若干问题的研究

为改善涡流燃烧室柴油机的性能,发展和研制了一种新颖涡流式燃烧室——旋流式燃烧室。通过试验证实,新燃烧室的最高平均有效压力、爆发压力、压力升高率、NO_x排放量、燃烧噪声、缸盖热负荷以及在高负荷时的油耗、烟度等方面均优于原机所用的传统涡流式燃烧室。     

ZS1115单缸柴油机达欧Ⅰ排放标准的改进措施及试验研究

本文介绍了ZS1115型单缸柴油机进行排放性能改进中使用的技术措施.通过改善进气涡流比、改进燃烧室形状、延迟供油定时、提高供油速率等改进措施,并进行优化匹配,降低了各项柴油机的排放,使该机型达到欧I排放标准.     

在柴油机上应用涡流喷嘴的探索

通过对涡流喷嘴的特点和应用现状的分析，探讨在柴油机上运用涡流喷嘴会对柴油机动力性、燃油经济性和废气排放性能等方面产生的影响。提出了实现涡流喷嘴在柴油机上应用的实际困难及所要做的工作。     

用喷气式可变涡流进气系统改善柴油机的排放性能

自行研制了一种向螺旋进气道内喷射空气的可变涡流进气系统——喷气式可变涡流进气系统,试验研究了该系统对柴油机排放特性的影响。结果表明,该系统在不影响进气充量系数的情况下,可以明显改变柴油机微粒和氮化物的排放量。其原因在于系统对气缸内涡流强度的改变,直接影响了燃烧与空气的混合、燃烧。对于涡流强度与燃料的燃烧不相匹配的发动机工况,喷气式可变涡流进气系统可以有效改善发动机的排放性能,缓解氮氧化物与微粒排放的矛盾。     

四气门柴油机的可变涡流进气系统的试验研究

设计开发了四气门柴油机单独进气道及四气门柴油机试验缸盖,分析了四种组合气道方案下关闭一个进气道对四气门柴油机进气道性能的影响。从而探求四气门柴油机的可变进气涡流系统的实现方法,在低速时通过关闭一个气道,可以形成四气门柴油机的可变进气涡流系统,具体关闭哪个气道取决于气道的不同组合。